JP2004089134A

JP2004089134A - 培養装置

Info

Publication number: JP2004089134A
Application number: JP2002258026A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Hibino; 日比野　浩樹
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】培地に直接接触することなく培地交換を行う。
【解決手段】細胞を培養する培養容器６と、該培養容器６内に培地２を供給する培地供給装置５とを備え、培養容器６が、内部に培地２を投入可能な投入口７を上部に備え、培地供給装置５が、培養容器６およびその内容物に接触することなく投入口７を通して培地２を供給する供給ノズル４を備える培養装置１を提供する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、細胞を培養する培養装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
細胞を培養するには、適当な培養容器内に適当な培地とともに細胞を投入して、所定の培養条件下に配することが行われる。この場合に、培養途中において、培地中に浮遊する廃細胞や細胞からの排出物を除去し、ｐＨを調整し、栄養分を補給する等の必要から、定期的に培地を交換することが行われる。
従来、培地交換は、オペレータが電動ピペット等の手動装置を用いて行っていた。具体的には、オペレータは、電動ピペットによって、培養容器内の廃培地を吸引して外部に廃棄し、また、他の電動ピペットを用いて、培養容器から吸引した培地を培養容器内に投入する作業を繰り返していた。
【０００３】
【特許文献１】
特公平３−６９５０８号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】
特公平３−５７７４４号公報（第７頁、第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動ピペットのような装置の場合には、その吸引口先端を培地内に直接投入して廃培地を吸引しなければならない。したがって、電動ピペット先端は、常に清浄な状態に保持しておかなければならない。
交換すべき培地の量が多い場合には、複数回に分けて吸引および排出を繰り返す必要があり、その都度、電動ピペットの先端を培地内に差し込まなければならない。したがって、培地が汚染される機会が増大することになり、好ましくないという問題があった。
また、細胞の培養を自動的に行う装置も提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、培地に直接接触することなく培地交換を行うことができる培養装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、細胞を培養する培養容器と、該培養容器内に培地を供給する培地供給装置とを備え、前記培養容器が、内部に培地を投入可能な投入口を上部に備え、前記培地供給装置が、前記培養容器およびその内容物に接触することなく前記投入口を通して培地を供給する供給ノズルを備える培養装置を提供する。
この発明によれば、培養容器内の培地を交換する際に、任意の方法で培養容器内の培地を排除した後に、容器の上部に設けられた投入口に供給ノズルから培地を供給することにより、培養容器内の培地に直接接触することなく培地交換を行うことが可能となる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の培養装置において、前記培養容器を複数備えるとともに、培地を供給する培養容器を選択する容器選択手段を備える培養装置を提供する。
この発明によれば、容器選択手段の作動により、培地を供給する培養容器が選択され、選択された培養容器内に培地が供給される。したがって、相互に混入しないように保持しながら、異なる細胞を多数同時に培養することが可能となる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の培養装置において、前記容器選択手段が、培養容器を移動させる容器移動手段と、前記培地供給装置の供給ノズルに対して培養容器の投入口を位置決めする位置決め手段とを備える培養装置を提供する。
この発明によれば、容器移動手段により移動させられた培養容器が、位置決め手段の作動により、培地供給装置の供給ノズルに対し投入口を位置あわせした状態に位置決めされる。したがって、各培養容器内に培地を精度よく供給することが可能となり、自動化が容易となる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の培養装置において、前記投入口が前記培養容器の上面に設けられ、該投入口を開閉する蓋体が備えられている培養装置を提供する。
この発明によれば、投入口を培養容器の上面に設けることにより、蓋体によって投入口を開いた状態で、重力により培地を培養容器内に供給することができ、供給後には、蓋体によって投入口を閉じることにより、培養容器内部に塵埃が入ることを防止することが可能となる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の培養装置において、前記投入口が前記培養容器の側面上部に設けられ、前記供給ノズルが側方から投入口に挿入される培養装置を提供する。
投入口を側面に設けることにより、上方から下降してくる塵埃が培養容器内部に入ることを防止しつつ、供給ノズルを投入口に挿入して、重力により培地を供給することが可能となる。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の培養装置において、前記培養容器が密封可能に設けられるとともに、該培養容器内部の圧力を上昇可能な加圧手段を備え、前記培養容器に、内部に貯留する液体内に吸入端を浸した状態に配置される排出管が設けられている培養装置を提供する。
この発明によれば、培養容器内部を加圧状態として培地液面を押圧し、培養容器に備えられた排出管から廃培地を排出することで、培地に接触することなく培地交換を行うことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態に係る培養装置について、図１を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る培養装置１は、図１に示されるように、培地２を貯留する培地貯留部３と、該培地貯留部３に接続された培地供給ノズル４と、該培地供給ノズル４から培地２を供給する培地供給装置５と、細胞を培養する培養容器６とを備えている。
【００１３】
上記培養容器６は、その上面に、培地２を投入・排出するための培地入排出口７が設けられている。この培地入排出口７は、培地２を投入するときには上向きに開口するようになっている。また、この培地入排出口７には、図示しない開閉機構によって開閉可能な蓋体８が設けられている。これにより、細胞を培養するときには、蓋体８によって培地入排出口７を閉じることができるようになっている。また、この培養容器６は、図示しない容器回転手段によって傾斜させられ、内部の培地２を培地入排出口７から排出することができるようになっている。
【００１４】
また、培養容器６は、培地投入位置において、あるいは、他の位置に配されるインキュベータ内に配置されて所定の培養条件に保持されるようになっている。これにより、培地２内において細胞を培養することができるようになっている。
【００１５】
前記培地供給ノズル４は、前記培養容器６が、培地供給位置に配置されたときに、培養容器６の上面に設けられた培地入排出口７の鉛直上方に配置され、鉛直下方に向けて、培地２を放出するようになっている。また、前記培地供給装置５は、例えば、ローラポンプ５である。このローラポンプ５は、培地供給ノズル４および培地貯留部３に接続する供給用チューブ９の途中位置に設けられた柔軟な弾性チューブ１０の径方向外方に接触状態に配置されたローラ１１を備えている。ローラポンプ５は、作動させられていない状態では、弾性チューブ１０を径方向に押し潰して、培地貯留部３から培地供給ノズル４への経路を遮断している。そして、図示しない制御手段からの駆動指令に応じてローラ１１が回転させられることにより、その回転数に応じた供給量で、培地２を供給することができるようになっている。
【００１６】
このように構成された本実施形態に係る培養装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態の培養装置１において、培養容器６内における細胞の培養途中に培地２を交換する必要が生じたときには、開閉機構の作動により、蓋体８を移動させて培地入排出口７を開放する。次いで、容器回転手段の作動により培養容器６を傾斜させて内部の培地２を培地入排出口７から排出する。そして、図１に示す培地供給位置に培養容器６を配置した状態で、ローラポンプ５を作動させる。これにより、新たな培地２が培地貯留部３から培地供給ノズル４を通して培養容器６内に投入される。
【００１７】
この場合において、培地供給ノズル４は鉛直下方に向けられており、前記培養容器６の培地入排出口７は、培地供給ノズル４の鉛直下方に配置されているので、培地供給ノズル４から放出された新しい培地２は、重力により培養容器６内に供給されることになる。したがって、培地供給ノズル４の先端が培養容器６内に貯留する培地２に接触することなく培地２を供給することができる。
【００１８】
また、新しい培地２が供給された後には、開閉機構を作動させて蓋体８により培地入排出口７を閉鎖する。これにより、空中を浮遊している塵埃が下降して培養容器６内に入ることを防止することができる。蓋体８に代えて、塵埃フィルタを配置することにしてもよい。細胞培養中は、所定のＣＯ_２雰囲気内に培地２を配置する必要があるので、塵埃フィルタにして、ＣＯ_２のみを通過させることにすれば都合がよい。
【００１９】
なお、上記第１の実施形態においては、培養容器６の上面に培地入排出口７を設け、鉛直上方から培地２を供給することにしたが、これに代えて、図２に示されるように、培養容器１２の側壁上部に培地入排出口１３を設け、図示しない駆動機構の作動により、側方から培地供給ノズル４の先端を挿入することにしてもよい。これによれば、上方から下降する塵埃が培地入排出口１３から培養容器１２内に入る可能性を低減することができる。また、図２に示されるように、培地入排出口１３の上方の培養容器１２の壁面を庇のように形成すれば、さらに効果的である。
なお、本実施形態においては、培地の供給手段としてローラポンプ５を例示したが、これに限定されるものではない。
【００２０】
本実施形態に係る培養装置１を用いて、多数種類の細胞、例えば、異なる多数の人の骨髄細胞を同時に培養する場合には、例えば、図３に示されるように、鉛直軸心回りに回転するターレット１４（容器移動手段）上に複数の培養容器６を位置決め状態に載置する。また、培地貯留部３についてはターレット１４の外部に固定しておく。図中、符号１６は、ターレット１４に培養容器６を位置決めする位置決め突起である。
【００２１】
培養容器６内に培地２を供給する場合には、図示しない回転駆動装置によってターレット１４を水平回転させ、培地貯留部３の近傍に位置合わせして固定する。位置合わせは、例えば、ターレット１４に設けた貫通孔（位置決め手段）１５の位置を検出するフォトインタラプタのような位置センサ（位置決め手段）とにより行われる。
このターレット１４と、貫通孔１５と、位置センサとにより、容器選択手段が構成されている。なお、容器移動手段は、回転式のターレット１４に代えて、直動式のテーブルでもよい。
【００２２】
この状態で、ターレット１４の近傍に配置されたマニピュレータ１７により、培養容器６の蓋体８を把持して開き、開放された培地入排出口７から培地を供給する。培地２の供給が終了したら、マニピュレータ１７によって蓋体８を閉じ、ターレット１４を回転させて、培地供給が必要とされる次の培養容器６に対して順次、培地２の供給を行う。これにより、多数種類の細胞の培養を同時に行うことが可能となる。
【００２３】
次に、この発明の第２の実施形態に係る培養装置２０について、図４を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養装置２０は、上記第１の実施形態に示された培養装置１が、培地２の供給時に培養容器６内の培地２への外部部材の接触をなくすように構成されているのに対し、培地２の排出時に培養容器２１内の培地２への外部部材の接触をなくすように構成されている。したがって、培地２の供給に関しては、上記第１の実施形態の構成をそのまま採用してもよい。
【００２４】
本実施形態に係る培養装置２０は、図４に示されるように、培養容器２１に接続される加圧手段２２と、培養容器２１に設けられた培地供給口２３を密封状態に閉鎖可能な蓋体２４と、培養容器２１内外にわたって配置された培地排出管２５とを備えている。
前記加圧手段２２は、例えばポンプである。ポンプ２２の吐出口には先端にコネクタ２６を取り付けた加圧空気供給管２７が接続されている。図中、符号２８は、ポンプ２２を介して培養容器２１内に供給される空気を濾過するフィルタ、符号３１は廃培地２を受ける受け皿を示している。培養容器２１の側壁上部には、前記加圧空気供給管２７のコネクタ２６に接続されるコネクタ２９が取り付けられている。
【００２５】
前記培地排出管２５は、培養容器２１内に配置される一端が、培養容器２１の底部近傍に開口するように配置されている。これにより、培地排出管２５の一端は、培養容器２１内に貯留される培地２の中に浸るようになっている。
また、培地排出管２５の培養容器２１外に配置される他端には、逆止弁３０が取り付けられている。この逆止弁３０は、培養容器２１内から培地２が排出されるときには開き、排出が停止されたときには閉じるように構成されている。
なお、培地排出管２５は、培養容器２１に一体的に取り付けられており、使用後には培養容器２１とともに廃棄されるものである。
【００２６】
このように構成された本実施形態に係る培養装置２０の作用について、以下に説明する。
培養容器２１内における細胞の培養途中に培地２を交換する必要が生じたときには、開閉機構の作動により蓋体２４によって培地供給口２３を密封状態に閉鎖する。そして、加圧手段２２を作動させることにより、培養容器２１内に加圧空気または加圧ＣＯ_２を供給する。加圧空気等は、フィルタ２８を介して、塵埃等が除去された清浄な状態で培養容器２１内に供給される。
【００２７】
これにより、培養容器２１内の圧力が上昇し、培養容器２１内の培地２液面が加圧空気あるいは加圧ＣＯ_２によって押圧される。培地２には培地排出管２５の一端が液面下に沈んで配置されているので、圧力によって押された培地２が培地排出管２５を通して外部に押し出される。このとき、培地排出管２５の外側端に設けられている逆止弁３０は流出しようとする培地２によって開かれる。
また、廃培地２の排出が終了した時点で、逆止弁３０が閉じられるので、培地排出管２５の外側端から培養容器２１内部に細菌等が侵入することを防止することができる。
【００２８】
このように、本実施形態に係る培養装置２０によれば、廃培地２を排出する際に培地２に接触する部材は、培養容器２１に備えられている培地排出管２５のみなので、培地２に外部部材が接触することによる汚染の可能性を無くすことができる。
なお、本実施形態においては、加圧手段としてポンプ２２を例示したが、これに代えて、高圧タンクのような圧力源を接続してもよい。また、各部材の形状等に関しては、図面に示されたものに限定されるものではない。
【００２９】
また、培養される細胞としては、間葉系幹細胞の他、ＥＳ細胞、体性幹細胞、骨細胞、軟骨細胞あるいは神経細胞等でもよい。また、βリン酸三カルシウム多孔体のようなセラミック多孔体からなるブロックあるいは顆粒、コラーゲンあるいはポリ乳酸等の生体組織補填材を培養容器内に投入して細胞とともに培養することにしてもよい。
【００３０】
また、培地としては、ＭＥＭ（Ｍｉｎｉｍａｌ　Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　Ｍｅｄｉｕｍ：最小必須培地）、ＦＢＳ（Ｆｅｔａｌ　Ｂｏｖｉｎｅ　Ｓｅｒｕｍ：ウシ胎児血清）、抗生剤を８４：１５：１の配合割合で混合したものを用いればよい。他の配合割合でもよい。また、抗生剤として、ペニシリン系抗生物質の他、セフェム系、マクロライド系、テトラサイクリン系、ホスホマイシン系、アミノグリコシド系、ニューキノロン系等任意の抗生物質を採用することができる。また、ウシ胎児血清に代えて、ヒト血清を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、培養容器内の培地に直接接触することなく培地交換が行われるので、同一の培養装置において異なる培養容器で培養される複数種の組織どうしが相互に入り混じることを防止することができる。したがって、培養容器内を高い清浄度に保ちながら、細胞の培養を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る培養装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の培養装置の変形例を示す縦断面図である。
【図３】図１の培養装置の変形例であって、培養容器を複数有する場合を示す平面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る培養装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１，２０　培養装置
２　培地
４　培地供給ノズル（供給ノズル）
５　ローラポンプ（培地供給装置）
６，２１　培養容器
７　培地入排出口（投入口）
１４　ターレット（容器移動手段、容器選択手段）
１５　貫通孔（位置決め手段、容器選択手段）
８，２４　蓋体
２２　ポンプ（加圧手段）
２５　培地排出管（排出管）

Claims

細胞を培養する培養容器と、該培養容器内に培地を供給する培地供給装置とを備え、
前記培養容器が、内部に培地を投入可能な投入口を上部に備え、
前記培地供給装置が、前記培養容器およびその内容物に接触することなく前記投入口を通して培地を供給する供給ノズルを備える培養装置。
前記培養容器を複数備えるとともに、
培地を供給する培養容器を選択する容器選択手段を備える請求項１に記載の培養装置。
前記容器選択手段が、培養容器を移動させる容器移動手段と、前記培地供給装置の供給ノズルに対して培養容器の投入口を位置決めする位置決め手段とを備える請求項２に記載の培養装置。
前記投入口が前記培養容器の上面に設けられ、該投入口を開閉する蓋体が備えられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の培養装置。
前記投入口が前記培養容器の側面上部に設けられ、前記供給ノズルが側方から投入口に挿入される請求項１から請求項３のいずれかに記載の培養装置。
前記培養容器が密封可能に設けられるとともに、
該培養容器内部の圧力を上昇可能な加圧手段を備え、
前記培養容器に、内部に貯留する液体内に吸入端を浸した状態に配置される排出管が設けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載の培養装置。